论文部分内容阅读
随着铜材料在各领域的广泛应用,其腐蚀与防护问题日益受到重视,目前防腐蚀方法有表面涂装、表面处理、电化学保护等多种,而添加缓蚀剂是一种工艺简便、成本低廉、适用性强的方法,在保护资源、减少材料损失方面大有作为,被广泛用于多种领域中。但随着环境保护和安全意识的加强,一些有毒有害的缓蚀剂将被限制或禁止使用。因此开发低毒环保型缓蚀剂已经迫在眉睫。
氨基酸类化合物成本低,无毒,易生物降解,作为一种新型绿色缓蚀剂的研究正在日益兴起。本文通过失重法、循环伏安、交流阻抗、极化曲线研究了在强酸介质中(0.5mol/L盐酸)中这类绿色缓蚀剂—氨基酸及其衍生物对铜的缓蚀作用及机理。并对氨基酸与一些无机缓蚀剂的协同作用也进行了研究。得出以下结论:
1、在0.5mol/L盐酸介质中所研究的氨基酸及其衍生物对铜都具有一定的缓蚀作用,并且随着氨基酸浓度的增加,缓蚀率都逐渐增加。其中蛋氨酸和半胱氨酸都出现浓度极值,蛋氨酸在浓度为12mmol/L时效果最佳,半胱氨酸浓度为15mmol/L时效果最佳。
2、研究的氨基酸分子结构与其缓蚀率的大小有关,其中谷氨酸和天冬氨酸及其衍生物缓蚀率大小排列如下:谷酰胺>天冬酰胺>谷氨酸>天冬氨酸。谷酰胺和天冬酰胺分别是谷氨酸和天冬氨酸的酰胺化衍生物。由于谷酰胺和天冬酰胺比谷氨酸和天冬氨酸分子中含有更多的N原子吸附在铜表面,所以前二者缓蚀效果更好。而谷酰胺缓蚀率比天冬酰胺更好是因为谷酰胺分子中含有更多的甲基基团;而含巯基的氨基酸类缓蚀剂(蛋氨酸、半胱氨酸和谷胱甘肽)都具有比较强的缓蚀性能。说明氨基酸类缓蚀剂通过N、S原子和铜螯合形成膜抑制铜的腐蚀;氨基酸衍生物-谷胱甘肽与氨基酸缓蚀率大小排列如下:谷胱甘肽>半胱氨酸>甘氨酸+谷氨酸+半胱>谷氨酸>甘氨酸,谷胱甘肽分子比谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸分子中含有更多的S、N原子吸附在铜表面,所以谷胱甘肽比其他氨基酸缓蚀效果更好。而半胱氨酸缓蚀率比谷氨酸、甘氨酸更好是因为半胱氨酸分子中含有SH-,这样半胱氨酸更易吸附在铜表面,说明S比N更容易吸附在铜表面。
3、所研究的氨基酸及其衍生物都符合Langmuir吸附等温曲线,氨基酸类缓蚀剂在铜表面的吸附过程是一种自发、放热的过程。并且得出氨基酸及其衍生物分子在铜表面的吸附是典型的物理吸附。
4、谷酰胺和碘化钾之间具有很好的缓蚀协同作用。随着加入KI浓度的增加,Rt由1.481增大到5.915KΩcm2,相应的缓蚀率也由75.0%增大到93.7%。
5、蛋氨酸与锌离子对0.5mol/L的盐酸溶液中的铜腐蚀具有协同效应。在12mmol/L的蛋氨酸溶液中添加不同浓度的锌离子,随着锌离子浓度的增加,缓蚀效果增加。当锌离子浓度达到0.5mmol/L时,缓蚀效果最佳,为92%。